Port-Hamiltonian inspired gradient diffusion model for magnetohydrodynamic turbulence
作为不可压缩磁流体力学中理想不变量的非线性谱通量的简化表示，我们构造了一个梯度扩散网络模型，该模型结合了唯象考虑和精确非线性能量传递函数的几何分析。能量守恒谱输运和交叉螺旋度的降阶表示是端口-哈密顿形式，这突出了这种方法的灵活性和模块性。雷诺数高达$~10^6$的数值实验产生了清晰的惯性能谱的幂律特征。根据能量传递的主导时间尺度，观察到Kolmogorov（-5/3），弱湍流（-2）或Iroshnikov-Kraichnan（-3/2）标度指数。平均磁场中的各向异性湍流也被成功地模拟。湍流衰减的特征指数和观测到的交叉螺旋度对能量传递的影响与文献和理论结果一致。
2022-03-22 physics.flu-dyn
The Lagrangian frequency spectrum as a diagnostic for magnetohydrodynamic turbulence dynamics
对于磁流体动力学湍流的现象学描述，存在竞争模型，例如Boldyrev [Phys.Rev.Lett. \textbf{96}，115002，2006]和Gogoberidze [Phys.Plas. \textbf{14}，022304，2007]，它们预测湍流能谱的相同欧拉惯性范围标度，尽管它们采用根本不同的基本相互作用机制。{找到了一个关系，它将拉格朗日频谱与湍流波动的自相关时标$τ_\mathrm{ac}$和相关的级联时标$τ_{\mathrm{cas}}$联系起来。因此，拉格朗日能谱可用于识别弱（$τ_\mathrm{ac}\llτ_{\mathrm{cas}}$）和强（$τ_\mathrm{ac}\simτ_{\mathrm{cas}}$）相互作用机制，从而深入了解湍流能量级联。新的方法说明了直接数值模拟的结果，二维和三维不可压缩MHD湍流。
2010-11-25 physics.flu-dyn
Statistics of incompressible hydrodynamic turbulence: an alternative approach
使用最近的另一种形式的Kolmogorov-Monin精确关系充分发展的流体动力学（HD）湍流，不可压缩的能量级联率$\varepsilon$计算。在此理论框架下，对三维自由衰减均匀湍流的速度（${\bf u}$）、涡量（$\boldsymbol ω= \boldsymbol\nabla \times {\bf u}$）和Lamb矢量（$\boldsymbol{\cal L}= \boldsymbol ω\times {\bf u})$）的统计特性进行了数值研究.数值结果表明，对于不同的空间分辨率，$\varepsilon$可以直接表示为${\bf u}$和$\boldsymbol{\cal L}$的两点增量的简单乘积，而不需要各向同性的假设.最后，最大的空间分辨率的结果显示出一个明确的协议从经典的4/3定律计算的级联率各向同性均匀HD湍流。
2019-01-26 physics.flu-dyn
Chiral Exact Relations for Helicities in Hall Magnetohydrodynamic Turbulence
除了总能量外，三维不可压缩霍尔磁流体力学（MHD）还具有两个无粘不变量：磁螺旋度和广义螺旋度。新的精确关系推导出均匀（非各向同性）固定霍尔MHD湍流（也为它的惯性电子MHD限制）与非零螺旋和大雷诺数的渐近极限。普适定律只以混合二阶结构函数的形式来表示，即两个不同增量的标量积。因此，它提供了相应的不变通量的耗散率的直接测量。研究表明，广义螺旋度级联与左极化涨落密切相关，而磁螺旋度级联与右极化涨落密切相关。
2016-02-01 physics.flu-dyn
Anisotropic energy transfers in quasi-static magnetohydrodynamic turbulence
我们进行直接的准静态磁流体动力学湍流的数值模拟，并计算各种能量转移，包括环到环和锥形能量转移，和能量通量的垂直和平行分量的速度场。我们表明，具有较高的极角的环转移能量的低极角。对于大的相互作用参数，主要的能量转移发生在赤道附近（极角$θ\approx \fracπ{2}$）。能量传递在波数和角度上都是局部的。垂直分量的能流主要是从高到低的波数（能量的逆级联），而平行分量的能流主要是从低到高的波数（能量的正级联）。我们的结果是一致的与早期的结果，这表明准二维准静态磁流体动力学（MHD）流在高相互作用参数。
2014-12-02 physics.flu-dyn
On the Well-posedness of Magnetohydrodynamics Equations for Incompressible Electrically-Conducting Fluids
该研究证明全空间中不可压缩导电流体的磁流体动力学方程柯西问题对任意光滑局域初值全局适定，揭示初值超尺度时耦合磁-涡旋场的湍流特性与强磁主导下电流密度的三次非线性，并构造出以无穷级数表示的非线性问题解。
2023-06-13 math.AP physics.flu-dyn
Sub-grid-scale model for studying Hall effects on macroscopic aspects of magnetohydrodynamic turbulence
本文提出了一个新的亚网格尺度模型，用于研究霍尔项对磁流体动力学湍流宏观方面的影响。虽然霍尔项使数值模拟非常昂贵的激发高波数系数，使磁流体动力学方程僵硬，磁流体动力学湍流的宏观方面与霍尔项一起研究是有意义的，因为这一项往往不仅影响子离子尺度，但也宏观尺度。为了克服这一困难，发展了一种新的亚离子尺度亚网格尺度霍尔磁流体动力学湍流大涡模拟模型。利用新模型进行的大涡模拟成功地再现了涡量和电流密度的能量和概率密度函数等统计性质，保持了Hall磁流体动力学湍流的一些固有性质。我们的新的亚网格尺度模型，使数值模拟均匀和各向同性霍尔磁流体动力学湍流与一个小的计算成本，提高了基本分辨率的LES进行与早期的模型，并保留离子-电子分离效应的霍尔项在网格尺度。
2020-12-02 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Scaling properties of three-dimensional magnetohydrodynamic turbulence
三维磁流体动力学湍流的标度特性是通过使用$512^3$模式对衰减湍流进行直接数值模拟来获得的。结果表明，湍流不遵循Iroshnikov-Kraichnan现象，在高电阻率情况下，结构函数呈现出明显的标度范围，标度指数$ζ_p$的绝对值。标度指数与修正的She-Leveque模型$ζ_p=p/9 + 1 - (1/3)^{p/3}$一致，对应于Kolmogorov标度，但片状几何的耗散结构。
1999-06-01 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Turbulent drag reduction in magnetohydrodynamic and quasi-static magnetohydrodynamic turbulence
在流体动力学湍流中，大尺度注入的动能级联到惯性范围，导致恒定的动能通量。相反，在磁流体动力学（MHD）湍流中，一部分动能被转移到磁能。因此，对于相同的动能注入率，MHD湍流中的动能通量与其流体动力学对应物相比减小。这导致非线性项（$\la | ({\bf u}\cdot \nabla) {\bf u} | \ra$，其中${\bf u}$是速度场）和湍流阻力相对减弱，但MHD湍流中的速度场增强。我们使用流体动力学和MHD湍流的壳模型模拟来验证上述。准静态MHD湍流也表现出类似于MHD湍流的湍流阻力减小。
2020-04-13 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.geo-ph
On the turbulent energy cascade in anisotropic magnetohydrodynamic turbulence
基于非线性相互作用的弱性和级联能量在波矢空间的各向异性，用唯象理论讨论了太阳风等离子体中Alfvénic湍流能量级联的发生问题.在这里，这个悖论是审查通过正式推导的Yaglom关系从各向异性磁流体动力学方程。Yaglom关系式涉及由速度和磁场计算的三阶矩，并涉及两个Elsässer矢量场，就湍流的航天器观测而言，特别有用。
2010-03-02 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
The third-order law for increments in magnetohydrodynamic turbulence with constant shear
本文将均匀不可压缩磁流体（MHD）湍流中三阶结构函数的理论推广到存在常速度剪切的情况。一个概括的通常的关系[Politano和Pouquet，物理评论E，57 - 21（1998）]之间的三阶结构函数和耗散率在稳定的惯性范围内的湍流，其中剪切起着至关重要的作用。特别地，剪切的存在导致三阶定律，其不是简单地与相对分离成比例。对实验室和空间等离子体的可能影响进行了讨论。
2009-07-21 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Magnetohydrodynamic Turbulence: Chandrasekhar's Contributions \& Beyond
在1948-1955年期间，他写了四篇关于磁流体动力学（MHD）湍流的论文，这是该领域的第一批论文。在这些开创性的努力之后，该领域继续前进。本文将简要地介绍MHD湍流的重要工作，首先是从Eschrasekhar的工作开始。
2022-04-27 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.hist-ph
Artificial neural network subgrid models of 2-D compressible magnetohydrodynamic turbulence
我们探索了深度学习的适用性，以捕获磁化Kelvin-Helmholtz不稳定性的2-D模拟的亚网格尺度理想磁流体力学湍流的物理学。我们以不同的分辨率进行模拟，以系统地量化神经网络模型的性能，从而重现这些复杂模拟的物理特性。我们比较了我们的神经网络的性能与梯度模型，这是广泛使用的广泛的磁流体动力学文献。我们的研究结果表明，神经网络显着优于梯度模型再现磁流体湍流的影响。据我们所知，这是第一次探索性研究使用深度学习来学习和再现磁流体力学湍流的物理学。
2020-08-26 astro-ph.IM physics.comp-ph physics.flu-dyn
Strong anisotropy in quasi-static magnetohydrodynamic turbulence for high interaction parameters
我们模拟强迫准静态磁流体动力学湍流和调查的各向异性，能谱和能流，特别是大的相互作用参数（$N$）。我们表明，能量谱的角度依赖性是很好的量化使用勒让德多项式。对于大的$N$，能谱是指数的。我们的直接计算的能量通量揭示了一个逆级联的能量在低波数，类似于在二维湍流。我们观察到中度$N$（$N \sim 20$）的流动为二维（2D），而$N \ge 27$的流动为二维-3C型。在我们的强制模拟中，从2D到2D-3C的转变发生在比Favier等人更高的$N$值处，[“On the two-dimensionalization of quasistatic magnetohydrodynamic turbulence，”Phys. Fluids 22，075104（2010）]，他们采用衰减模拟。
2014-02-14 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Dynamic multiscaling in magnetohydrodynamic turbulence
本文首次研究了三维均匀各向同性磁流体（MHD）湍流中随时间变化的速度和磁场结构函数的多尺度性。我们推广的形式主义，已经开发了类似的研究中的流体湍流的时间相关的结构函数的MHD。通过在三维MHD湍流壳模型中对这种随时间变化的结构函数进行详细的数值研究，我们得到了等时标度指数和动态标度指数。
2016-11-05 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn
Phase ordering, topological defects, and turbulence in the 3D incompressible Toner-Tu equation
本文研究了三维不可压缩Toner-Tu方程的相序动力学。我们发现，通过缺陷合并事件和动力学的相序收益是由雷诺数Re。在低Re时，动力学类似于Ginzburg-Landau方程。在高Re下，湍流控制相序。特别是，我们观察到一个前向能量级联从粗化长度尺度的耗散尺度。
2021-06-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Variable energy flux in quasi-static magnetohydrodynamic turbulence
实验和数值模拟表明，随着外部磁场或等效相互作用参数的增大，磁流体动力学湍流在准静态极限下的能谱偏离Kolmogorov $k^{-5/3}$谱.为了解释这一现象，我们构建了一个解析湍流模型与可变的能量通量，由于洛伦兹力引起的耗散。使用我们的模型计算的能谱的各种相互作用参数与早期的实验和数值结果定性一致。
2013-04-25 nlin.CD physics.flu-dyn physics.plasm-ph
2D2C, 2D3C, 2C2Dcw1C3D, 3D3C, rotating turbulence, thin-layer flows, quasi-static magnetohydrodynamics (QSMHD), and beyond
2D2C、2D3C、2C2Dcw1C3D、3D3C、旋转湍流、薄层流动、准静态磁流体力学（QSMHD）等方面的研究工作还比较多，但本文适时报道了局部和全局2C2Dcw1C3D流动的一些研究，以期促进更智能、更深入的工作。
2018-03-30 nlin.CD physics.flu-dyn physics.geo-ph
Coarsening in the two-dimensional incompressible Toner-Tu equation: Signatures of turbulence
研究了二维不可压缩Toner-Tu方程的粗化动力学。我们发现，粗化收益通过涡合并事件，和动力学关键取决于雷诺数Re。对于低Re，粗化过程与Ginzburg-Landau动力学相似。另一方面，对于高Re，粗化显示出湍流的特征。特别是，我们显示了涡间分离尺度的耗散尺度的涡度拟能级联的存在。
2020-10-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Exact Relation with Two-point Correlation Functions and Phenomenological Approach for Compressible Magnetohydrodynamic Turbulence
在统计均匀性假设下，在大的运动和磁雷诺数的渐近极限下，分析了可压缩等温磁流体动力学湍流。在Kolmogorov之后，我们导出了一些两点关联函数的精确关系，它推广了最近发现的流体力学表达式。我们表明，磁场带来了新的源和通量项的动力学可能会对惯性范围类似的源或汇的平均能量传输率。均匀磁场的引入大大简化了可以给出简单现象学的精确关系。最后提出了轴对称能谱的预测。
2013-01-11 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Two-dimensional magnetohydrodynamic turbulence with large and small energy-injection length scales
二维磁流体动力学（2D MHD），被迫在（a）大的长度尺度或（b）小的长度尺度，显示湍流，但统计稳定的状态，具有广泛不同的统计特性。我们提出了一个系统的，比较研究这两种情况（a）和（b），通过使用直接数值模拟（DNSs）。我们发现，在情况（a）中，磁场和速度场之间存在能量均分，而在情况（b）中，这种均分不存在。通过计算各种概率分布函数（PDF），我们表明，情况（a）显示的极端事件，在情况（b）中不太常见。
2019-03-26 nlin.CD physics.flu-dyn
Role of cross helicity in magnetohydrodynamic turbulence
采用高分辨率直接数值模拟方法研究了强不可压三维磁流体动力学湍流。模拟结果表明，配置空间的特点是由区域的积极和消极的交叉螺旋度，对应于高度对齐或反对齐的速度和磁场波动，即使当平均交叉螺旋度为零。为了阐明交叉螺旋度的作用，在交叉螺旋度不为零的不平衡区域获得湍流的谱和结构。当在正和负交叉螺旋度区域上平均时，结果与平衡湍流的模拟一致。对所得结果进行了分析解释。
2009-01-16 astro-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Weak magnetohydrodynamic turbulence of magnetized plasma
研究了热压力小于磁场压力时强磁化等离子体中磁流体力学（MHD）波的弱湍流。在这种情况下，主要的非线性机制是快磁声波和Alfvenic波对慢磁声波的共振散射。结果，前一种波相对于后一种波充当高频波，使得HF波的总数-绝热不变量-另外保持不变。在弱湍流制度，这个不变量示出产生的Kolmogorov型频谱的HF波向大尺度区域的恒定通量。在短波区，另一个柯尔莫哥洛夫谱可以实现一个恒定的能量通量。这两种类型的湍流谱的显式的角度依赖性被发现的传播角接近的平均磁场的方向。
2001-09-25 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Modeling quasi-static magnetohydrodynamic turbulence with variable energy flux
在准静态MHD中，实验和数值模拟表明，能谱比Kolmogorov的$k^{-5/3}$谱更陡。为了解释这一现象，我们构建了基于可变能量通量的湍流模型，这是由焦耳耗散引起的。在第一个模型中，这是适用于小的相互作用参数，能量谱是一个幂律，但谱指数陡于-5/3。在大相互作用参数的另一个极限中，第二个模型预测指数能谱和通量。模型预测与数值计算结果吻合较好。
2014-07-10 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Numerical simulations of strong incompressible magnetohydrodynamic turbulence
磁化等离子体湍流遍布宇宙，可能在各种天体物理环境中发挥重要作用。磁流体动力学（MHD）提供了最简单的理论框架，在其中可以建立湍流动力学的唯象模型。MHD湍流的数值模拟被广泛用于指导和检验理论预测，然而，模拟MHD湍流和精确测量其标度特性是远远不够的。计算能力将计算限制在中等雷诺数，并且经常进行简化假设，以便可以访问更大范围的尺度。在描述了研究强不可压缩MHD湍流的理论预测和数值方法之后，我们提出了一系列高分辨率直接数值模拟的结果。我们讨论的影响，在计算方法的不一致性可以有解决方案和它的物理解释。
2012-02-15 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Strong magnetohydrodynamic turbulence with cross helicity
磁流体力学（MHD）提供了最简单的描述磁等离子体湍流在各种天体物理和实验室系统。具有非零交叉螺旋度的MHD湍流通常被称为不平衡的，因为它意味着平行和反平行于背景场传播的阿尔文波动的能量不相等。最近的分析和数值研究表明，在每一个尺度上，MHD湍流由正负交叉螺旋度区域组成，表明这种湍流本质上是局部不平衡的。本文给出了稳态不可压MHD湍流的高分辨率数值模拟结果。有人认为，沿相反方向运动的涨落能谱（E^+和E^-）的惯性范围标度与交叉螺旋度的大小无关。当交叉螺旋度不为零时，E^+和E^-保持相同的标度，但振幅不同，这取决于交叉螺旋度的大小。
2010-04-21 astro-ph.GA physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Dynamic Alignment in Driven Magnetohydrodynamic Turbulence
最近的分析预测的动机，我们报告的数值证据表明，在驱动不可压缩磁流体动力学湍流的磁场和速度场的波动局部倾向于调整其极化方向。这种动态对准在较小尺度下更强，偏振之间的角度失配随着尺度λ近似为θ_λ~ λ^{1/4}而减小。这可以自然地导致非线性相互作用的减弱，并为在强磁化湍流的数值实验中观察到的能谱E（k）~ k^{-3/2}提供解释。
2006-12-21 astro-ph nlin.CD physics.flu-dyn
Fully resolved array of simulations investigating the influence of the magnetic Prandtl number on magnetohydrodynamic turbulence
我们探讨的磁普朗特数Pm的能量和耗散的影响完全解决直接数值模拟的稳态，机械强制均匀磁流体动力学湍流范围Pm = 1/32至32。我们比较的光谱，并表明，如果模拟没有完全解决，陡峭的缩放的动力学磁耗散比与PM被高估。我们还提出了螺旋和非螺旋磁场的衰减湍流的结果，在那里我们发现非螺旋反向光谱转移Pm < 1。这种系统分析的结果有应用，包括恒星，行星发电机，和吸积盘。
2019-01-15 astro-ph.CO physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Supertransient magnetohydrodynamic turbulence in Keplerian shear flows
本文用统计方法研究了磁化开普勒剪切流的亚临界湍流转捩。采用零净磁通量的剪切盒方程的三维数值模拟来确定从衰减到持续湍流的转变作为磁雷诺数Rm的函数。结果表明，没有明确的过渡到持续的湍流的平均寿命的瞬变增长作为一个指数函数的Rm，按照II型超瞬态法。
2010-06-29 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
The statistics of a passive scalar in field-guided magnetohydrodynamic turbulence
磁化等离子体湍流的各种研究调用理论的湍流波动的一个被动标量平流。例子包括模拟星际介质中的电子密度波动，了解星系团和星系间介质的化学成分，并测试磁流体动力学湍流的流行现象学理论。虽然被动标量湍流已被广泛研究的流体动力学的情况下，其对应的MHD湍流是显着不太好理解。在这里，我们进行了一系列的高分辨率直接数值模拟不可压缩，场引导，MHD湍流，以建立被动标量演化的基本属性。我们研究了标量的各向异性，建立了类似于Yaglom定律的标度关系，并测量了被动标量统计量的不对称性。我们还评估在何种程度上的伪阿尔芬波动强MHD湍流可以模拟为一个被动标量。结果表明，被动标量在MHD湍流的动力学是相当复杂的比在流体动力学的情况下。
2014-09-25 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Compressible Magnetohydrodynamic Turbulence: mode coupling, scaling relations, anisotropy, new regime and astrophysical implications
我们提出了数值模拟和探索可压缩磁流体动力学（MHD）湍流的标度和各向异性。我们的研究涵盖了在不同的马赫数的气体压力为主（高β）和磁为主（低β）等离子体。此外，我们提出了superAlfvenic湍流的结果，并讨论在何种方式下，它是类似于subAlfvenic湍流。我们描述了一种分离不同的磁流体动力学（MHD）模式（慢，快和阿尔芬）的技术，并将其应用到我们的模拟。结果表明，在高β和低β情况下，Alfven模和慢模都具有Kolmogorov谱（指数=-5/3）和尺度相关的Goldreich-Sridhar各向异性，而快模具有指数=-3/2和各向同性的谱.本文讨论了在不同区域由MHD湍流引起的密度涨落的统计特性。我们的发现涉及许多天体物理学的含义，从宇宙射线传播到伽马射线暴和恒星形成。特别是，我们表明，早期研究人员报道的湍流的快速衰减是不相关的压缩性和模式耦合MHD湍流。此外，我们发现，磁场增强和密度增强是轻微相关的。在AU尺度上解决部分电离星际气体的密度结构，我们表明，新的制度的MHD湍流，我们以前报告的不可压缩流持续可压缩湍流，因此可能会提供一个解释这些神秘的结构。
2003-07-03 astro-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Evolution of similarity lengths in anisotropic magnetohydrodynamic turbulence
在早期的一篇论文（Wan等人，2012）中，作者指出，如果平行与垂直（相对于$\vB_0$）相似性长度尺度的比率在时间上保持恒定，则在存在均匀平均磁场$\vB_0$的情况下，存在各向异性不可压缩3D磁流体动力学（MHD）湍流的相似性解。这个猜想似乎是一个相当严格的约束动力学的衰减的含能涡MHD湍流。然而，我们在这里表明，使用直接数值模拟，这一假设确实是满足不可压缩MHD湍流。经过一个初始的瞬态周期后，平行与垂直的长度尺度的比值在涡流衰减期间围绕一个稳定值波动。我们进一步表明，泰勒-卡门类似的相似性衰减持有的MHD湍流中存在的平均磁场。不同的参数，包括雷诺数，直流电场强度，和交叉螺旋度，相似性衰减的性质的影响进行了讨论。
2019-06-18 physics.flu-dyn physics.plasm-ph physics.space-ph
Analysis of cancellation in two-dimensional magnetohydrodynamic turbulence
本文对二维间歇性磁流体动力学湍流进行了有符号测度分析。这种分析被用来描述符号振荡流动结构的标度行为及其几何特性。特别是，它被观察到的结构内部的字段的正面和负面的贡献之间的取消，被抑制的尺度小于泰勒微尺度，并停止附近的耗散规模。此外，从一个简单的几何参数，取消指数和典型的分形维数之间的关系，在流动中的结构得到。
2001-11-23 nlin.CD physics.data-an physics.flu-dyn
Residual Energy in Magnetohydrodynamic Turbulence
在太阳风观测和数值模拟中有越来越多的证据表明，在磁流体动力学湍流中，动能和磁能并不均分。它们失配的根源，即剩余能量E_r=E_v-E_b，还不很清楚。在目前的工作中，这种效果进行了研究分析，在弱磁流体动力学湍流的制度。我们发现，剩余能量是自发产生的湍流动力学，它有一个负的符号，与观测结果很好地吻合。我们得到了剩余能量在k_||=0，其k_||- 谱线展宽与k_perp成线性关系，其中k_||和k_perp是平行于和垂直于背景磁场的波数，并且剩余能量的场垂直谱在惯性间隔中具有标度E_r（k_perp）\propto k_perp^{-1}。这些结果被发现是与数值模拟。我们建议，剩余能量起着根本性的作用，在阿尔芬湍流，它应该考虑到正确的解释观测和数值资料。
2011-08-29 astro-ph.GA physics.flu-dyn physics.plasm-ph
A Detailed Examination of Anisotropy and Timescales in Three-dimensional Incompressible Magnetohydrodynamic Turbulence
当磁流体动力学湍流在大尺度平均磁场存在下演化时，相对于该优选方向发展各向异性。众所周知的趋势是，相对于沿着磁场的方向，垂直于磁场的梯度会发展得更强。这种频谱的各向异性与动力学过程的估计时间尺度的各向异性密切相关，需要重新考虑尺度局部性和频谱转移等基本问题。在这里分析的高分辨率三维模拟的非受迫磁流体动力学湍流允许定量评估的行为理论上相关的时间尺度在傅立叶波矢量空间。我们讨论的非线性时间，阿尔文时间，估计频谱传输率的分布。注意被称为频谱的特殊区域，如二维极限和“临界平衡”区域的潜在意义。一个公式的估计频谱传输方面的抑制因子支持的结论，准二维波动（其特征在于强非线性）是不是一个奇异的限制，但可能在一般情况下，预计作出重要贡献。
2020-05-19 astro-ph.SR physics.comp-ph physics.flu-dyn
On weak and strong magnetohydrodynamic turbulence
最近的数值和观测研究包含相互矛盾的磁流体动力学湍流谱的报告。为了澄清这个问题，我们研究了具有强引导场$B_0$的各向异性不可压缩磁流体动力学湍流。我们在一个特殊的设置，使我们能够阐明弱和强湍流制度之间的过渡减少MHD方程进行数值模拟。表示$k_{\|}$、$k_\perp$和$b_λ$，表示波动的特征平行场和垂直场波数，$b_λ$表示尺度为$λ\sim 1/k_{\perp}$的波动场。我们发现，当满足临界平衡条件$k_{\|}B_0\sim k_{\perp} b_λ$时，湍流较强，能谱为$E(k_{\perp})\propto k^{-3/2}_{\perp}$。随着谱的$k_{\|}$宽度增加，湍流迅速变弱，并且在极限$k_{\|}B_0\gg k_{\perp} b_λ$中，谱接近$E(k_{\perp})\propto k_{\perp}^{-2}$。观测到的光谱对线性和非线性相互作用平衡的敏感性可以解释在这种平衡条件没有得到很好控制的情况下相互矛盾的数值和观测结果。
2007-12-13 astro-ph nlin.CD physics.flu-dyn
Energy partition in magnetohydrodynamic turbulence
本文通过分析 MHD 湍流能量方程，给出动能与磁能分配关系，指出其由最大涡旋的磁长度尺度和速度长度尺度之比决定。
2025-06-07 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Inertial-Range Reconnection in Magnetohydrodynamic Turbulence and in the Solar Wind
关于太阳风的现场航天器数据显示，事件被确定为具有流出和明显的“$X$ -线”$10^{3-4}$倍离子尺度的磁重联。为了理解湍流在这些尺度上的作用，我们在磁流体动力学（MHD）模拟中对惯性范围重联事件进行了案例研究。我们观察到随机漂移的磁力线在空间中，标准的磁通量冻结由于理查森色散的故障，和一个扩大的重联区包含许多电流片。粗颗粒的磁几何形状类似于太阳风中的大尺度重联，然而，双曲线通量管或“$X$ -线”在积分长度尺度上延伸。
2015-03-02 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Numerical Measurements of the Spectrum in Magnetohydrodynamic Turbulence
我们报告了一组广泛的直接数值模拟强迫，不可压缩，磁流体动力学湍流与强引导场的结果。目的是解决关于场垂直能谱E（k_ \perp）\propto k_ \perp ^ α的幂律指数（比如α）的争论。两个主要的理论预测，α=-3/2和α=-5/3，都得到了不同小组进行的数值模拟的支持。我们的模拟具有512^3网格点的分辨率，强引导场，各向异性模拟域，并实现了广泛的大规模强迫例程，包括文献中先前报道的那些。我们的研究结果表明，具有强引导场的发展良好的强不可压MHD湍流的谱是E（k_{\perp}）\propto k_{\perp} ^{-3/2}。
2007-06-13 astro-ph nlin.CD physics.flu-dyn
Compressible Relativistic Magnetohydrodynamic Turbulence in Magnetically-Dominated Plasmas And Implications for A Strong-Coupling Regime
在这封信中，我们报告可压缩模式的影响，相对论磁流体动力学（RMHD）湍流坡印廷占主导地位的等离子体使用3维数值模拟。采用Cho & Lazarian（2002）的模式分解方法，将湍流中的涨落分解为快、慢和Alfvén三种MHD模式，并分别分析了它们的能谱和结构函数。分析了可压缩模态能量与Alfvén模态能量之比随其马赫数的变化关系。结果表明，可压缩模的比例不仅随Alfvén马赫数的增大而增大，而且随背景磁化强度的增大而增大，这表明在坡印廷主导的等离子体中，快模和Alfvén模之间存在强耦合，并出现了不同于非相对论MHD情形的新的RMHD湍流区.这一发现将影响通过假设Alfvénic临界平衡湍流获得的粒子加速效率，并将改变由非热电子产生的光子谱。
2016-10-17 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
On the Spectrum of Magnetohydrodynamic Turbulence
提出了一个不可压缩磁流体动力学湍流的唯象模型。我们认为，非线性波的相互作用减弱的能量级联进行到小尺度，然而，沿大尺度磁场的波动的各向异性增加，这使得在所有尺度上的湍流强。为了解释相互作用的减弱，我们提出，小规模的波动的速度和磁场变得越来越动态对齐，因为它们的规模减小，使湍流涡旋成为局部各向异性的平面垂直于大规模的磁场。在弱各向异性的极限，即弱的大尺度磁场，我们的模型再现了Goldreich-Sridhar谱，而在强各向异性的极限，即强的大尺度磁场，对应于谱的Iroshnikov-Kraichnan标度。这与最近的数值结果是一致的。
2005-06-17 astro-ph nlin.CD physics.flu-dyn
Electromotive force due to magnetohydrodynamic fluctuations in sheared rotating turbulence
本文在二阶关联近似下计算了一般小尺度磁流体动力学湍流的平均电动势。为了增进对吸积盘发电机的了解，包括了小尺度磁波动、速度梯度、密度和湍流分层以及旋转所产生的影响。补充数值结果的主要结果是，由于磁场波动引起的非对角湍流电阻率可以产生大规模的发电机作用--“剪切电流”效应的磁模拟。此外，考虑到在盘的分层区域中的$α$效应，给出了一个令人困惑的结果，即对于$α$的符号没有强有力的预测，因为由于动力学和磁波动的效应，以及由于剪切和旋转的效应，每个都是相反的符号，并且倾向于相互抵消。
2015-08-06 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
One-dimensional energy spectra in three-dimensional incompressible homogeneous isotropic turbulence
本文从Karman-Howarth方程的精确解出发，研究了三维各向同性湍流中一维能谱的详细特征。特别感兴趣的将支付的程度，光谱缩放可以导致光谱数据被崩溃。该理论似乎与大量的实验数据相一致（G.Comte-Bellot和S. Corrsin，1971）至少在低泰勒微尺度雷诺数。
2013-01-26 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Critical balance in magnetohydrodynamic, rotating and stratified turbulence: towards a universal scaling conjecture
提出临界平衡-线性传播和非线性相互作用时间尺度之间的尺度平衡-可以用作确定各向异性波系统中强湍流谱的通用标度猜想。磁流体动力学（MHD），旋转和分层湍流被认为是在这种假设下，特别是，一个新的和实验上可检验的能量级联方案和一组缩放的频谱提出了低Rossby数旋转湍流。有人认为，在中性流体中，临界平衡的各向异性级联提供了一个自然的路径，从强各向异性在大尺度上的各向同性Kolmogorov湍流在非常小的尺度。还有人认为，在最近的低Rossby数旋转湍流数值模拟中看到的kperp^{-2}谱可能类似于数值MHD湍流的kperp^{-3/2}谱，在这个意义上，它们可以通过假设波动近似地被极化（排列）为惯性波（MHD的Alfven波）来解释。
2011-06-04 astro-ph.GA astro-ph.SR nlin.CD
